Question

13．固定和利用CO₂，能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體．

（1）工業(yè)上正在研究利用CO₂來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法．
已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①寫(xiě)出CO₂和H₂反應(yīng)生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol．
②圖1表示合成甲醇的反應(yīng)的能量變化示意圖，其中正確的是a（填字母序號(hào)）．
（2）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置．已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如圖2．
①該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B（填寫(xiě)“從A到B”或“從B到A”）．
②工作結(jié)束后，B電極室溶液的酸性與工作前相比將不變（填寫(xiě)“增大”、“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計(jì)）．
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=6H⁺+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①Ⅰ． H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
Ⅱ． CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×3-Ⅱ可得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g），反應(yīng)焓變也進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；
②根據(jù)①中分析可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，由于氣態(tài)物質(zhì)的能量高于液態(tài)物質(zhì)，故生成液態(tài)產(chǎn)物放出的熱量更多；
（2）①甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A為負(fù)極，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B為正極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；
②B電極反應(yīng)是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過(guò)交換膜移向正極，氫離子物質(zhì)的量不變，溶液體積變化忽略不計(jì)，溶液中氫離子濃度不變；
③A電極是原電池負(fù)極，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸溶液中生成二氧化碳，由電荷守恒可知有H⁺生成．

解答 解：（1）①Ⅰ． H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-242kJ/mol
Ⅱ． CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×3-Ⅱ可得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol；
②根據(jù)①中分析可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，由于氣態(tài)物質(zhì)的能量高于液態(tài)物質(zhì)，故生成液態(tài)產(chǎn)物放出的熱量更多，圖象中a符合，
故答案為：a；
（2）①甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A為負(fù)極，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B為正極，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極．即電子由A極經(jīng)外電路流向B極，
故答案為：從A到B；
②B電極反應(yīng)是氧氣得到電子生成氫氧根離子在酸性溶液中生成水，氫離子通過(guò)交換膜移向正極，氫離子物質(zhì)的量不變，溶液體積變化忽略不計(jì)，溶液中氫離子濃度不變，故溶液pH不變，
故答案為：不變；
③A電極是原電池負(fù)極，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸溶液中生成二氧化碳，由電荷守恒可知有H⁺生成，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、原電池等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用，難度中等．